מחקר פורץ דרך של מדענים מאוניברסיטת ננקאי חושף שיטה חדשה לסינתזה של נקודות קוונטיות בתוך גרעינים של תאים חיים. טכניקה זו, הממנפת את התהליכים הטבעיים של התא עם גלוטתיון, סוללת את הדרך ליישומים מתקדמים בביולוגיה סינתטית, לרבות ייצור ננו-תרופות וננו-רובוטים, בכך שהיא מאפשרת סינתזת חומרים אנאורגניים מדויקת ברמה התת-תאית.
מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת סקירת המדע הלאומי מדגים את הסינתזה של נקודות קוונטיות (QDs) בגרעין של תאים חיים. המחקר נערך על ידי ד"ר הו יוסי, פרופסור חבר וואנג ז'י-גאנג ופרופסור פנג דאי-וון מאוניברסיטת ננקאי.
במהלך מחקר סינתזת QDs בתאי יונקים, נמצא כי הטיפול בגלוטתיון (GSH) הגביר את יכולת ההפחתה של התא. ה-QDs שנוצרו לא הופצו באופן אחיד בתוך התא אלא מרוכזים באזור ספציפי. באמצעות סדרה של ניסויים, אושר שאזור זה הוא אכן גרעין התא (כפי שמוצג באיור). ד"ר הו אמר, "זה באמת מדהים, כמעט לא ייאמן."
הבנת המנגנונים המולקולריים
ד"ר הו והמנטור שלו פרופסור פאנג ניסו להבהיר את המנגנון המולקולרי של סינתזת נקודות קוונטיות בגרעין התא. נמצא כי ל-GSH יש תפקיד משמעותי. ישנו חלבון תחבורה GSH, Bcl-2, על הגרעין, אשר מעביר GSH לתוך הגרעין בכמויות גדולות, משפר את יכולת ההפחתה בתוך הגרעין, מקדם יצירת מבשרי Se. במקביל, GSH יכול גם לחשוף קבוצות תיול על חלבונים, וליצור תנאים ליצירת מבשרי Cd. השילוב של גורמים אלה מאפשר בסופו של דבר סינתזה בשפע של נקודות קוונטיות בגרעין התא.
משמאל לימין, תמונות הקרינה של ה-QDs, תמונות הקרינה של צבע הגרעין המכתים והמיזוג של השניים. נתון זה מראה כי עם הטיפול ב-GSH, ה-QDs הפלורסנטיים גדלו בגרעין של תאים חיים. Se' מייצג Na2SeO3; Cd' מייצג CdCl2. קרדיט: Science China Press
פרופסור פאנג הצהיר, "זו תוצאה מרגשת; עבודה זו משיגה את הסינתזה המדויקת של QDs בתאים חיים ברמה התת-תאית." הוא המשיך, "המחקר בתחום הביולוגיה הסינתטית מתמקד בעיקר בסינתזה של תאים חיים של מולקולות אורגניות באמצעות גנטיקה הפוכה. לעתים רחוקות אנו רואים את סינתזה של תאים חיים של חומרים פונקציונליים אנאורגניים. המחקר שלנו אינו כרוך בשינויים גנטיים מורכבים; הוא משיג את סינתזת המטרה של ננו-חומרי ניאון אנאורגניים באברונים תאיים פשוט על ידי ויסות התוכן וההפצה של GSH בתוך התא. זה מטפל בחוסר בביולוגיה סינתטית לסינתזה של חומרים אנאורגניים".
בעוד שהסינתזה של חומרים אורגניים בתאים נותרה דומיננטית בתחום הביוסינתזה, מחקר זה ללא ספק סולל את הדרך לסינתזה של חומרים אנאורגניים בביולוגיה סינתטית. פרופסור פנג הביע, "כל אחת מההתקדמות שלנו היא נקודת התחלה חדשה. אנו מאמינים בתוקף שבעתיד הקרוב, נוכל להשתמש בסינתזה של תאים כדי לייצר ננו-תרופות, או אפילו ננו-רובוטים באברונים מוגדרים. יתרה מכך, אנו יכולים להפוך תאים לתאי על, ולאפשר להם לעשות דברים בלתי נתפסים".
